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關于燃氣表遠程集中抄表技術的探討

字體: 放大字體  縮小字體 發(fā)布日期:2008-05-22  作者:劉宏  瀏覽次數(shù):848
l 概述

  隨著我國燃氣行業(yè)的加速發(fā)展,管道燃氣用戶不斷增加,現(xiàn)行燃氣費回收仍然是采用查表員按月入戶查表,人工收費的辦法。目前查表員月入戶定額在1500戶~2500戶之間,沈陽市燃氣戶大約在100萬戶左右,查表員則需近400~600人,其工作強度大,效率低且工資、福利及設施管理費用增加。該辦法收費使得企業(yè)在燃氣購銷結算上不同步,占用企業(yè)大量資金。
  此外人情抄表,人情收費,人為竊氣,煤氣表故障漏氣更使燃氣公司的燃氣損失率越來越大。為解決上述問題,燃氣行業(yè)出現(xiàn)了各種新的技術和管理辦法。如IC卡煤氣表、代碼表以實現(xiàn)燃氣預收費;銀行的“一卡通”實現(xiàn)銀行自動代交費;采用POS機現(xiàn)場抄表收費;采用遠程集中抄表技術實現(xiàn)了不進戶抄表功能等。
  本文對IC卡表計運行中存在的問題、脈沖式和直讀式遠傳表的工作原理及性能進行論述,認為在所有的遠傳表計方案中,采用直讀技術實現(xiàn)表計數(shù)據(jù)遠傳在技術和實施性等方面占有最大優(yōu)勢。

2 IC卡預收費系統(tǒng)的主要問題

  (1)技術不成熟,主要表現(xiàn)在它的控制部件質量不過關,經常出現(xiàn)誤報警。即用戶IC卡中還有足夠的用量,但在使用時,表會產生報警。且切斷供應,造成有卡卻無法用氣。
  (2)隨著電子技術和微機的不斷普及和更新,IC卡很容易被解密造成假卡、偽卡情況,這樣就給物業(yè)管理和國家?guī)砭薮蟮膿p失。很難想象一種卡可以在長達8年的時間里進行交易活動。
  (3)售后服務難以解決,如IC卡表的電池問題,是困擾用戶和行業(yè)管理者的心病。電池的壽命最為擔憂,如果10萬用戶卡表2、3年后需要更換電池的話,先不考慮材料成本,其浩大的維護工程以及用戶與企業(yè)間將存在很大的矛盾。
  (4)IC卡表使用中帶有某種私有特性,由于其抗干擾能力弱,質量問題表現(xiàn)突出。其讀寫卡部分易受外界攻擊,造成控制系統(tǒng)失效,并且難以取證認定,極易發(fā)生用戶與企業(yè)的糾紛。
  (5)難以上網抄表讀表計數(shù)據(jù),更不能實現(xiàn)整個小區(qū)的自動抄收銀行收款的管理模式。
  (6)其價格高、壽命短、綜合效益差、使用風險大。
  (7)服務角色倒置,社會形象下降。由原入戶查表的服務改為坐堂收費,使原本屬于售賣方提供的服務變成消費者自己承擔的勞動。若卡式表收費網點過少,用戶交費必然不便;若增多,將加重企業(yè)的投資和管理負擔。

3 遠傳表(脈沖表、直讀表)和抄表系統(tǒng)

  遠傳表是利用電子技術和傳感技術,對傳統(tǒng)煤氣表加以改進,即能直觀顯示相關能耗計量數(shù)據(jù),又能輸出信號或數(shù)據(jù)的新型計量表具。
  目前使用的遠傳表有兩代產品:脈沖表和直讀表,對應兩種遠傳表分別有不同的抄表系統(tǒng)。
3.1脈沖式遠傳煤氣抄表
  在表計的計數(shù)盤上加裝磁鐵,如磁鐵安裝在計數(shù)盤(例如0.01m3)位上,在其附近安裝干簧管,當轉盤每轉一圈,磁鐵經過干簧管一次即產生一個開關信號一脈沖,對應0.0lm3,由外部的采集器提供電源并采集累計脈沖個數(shù),通過公式(用氣量=脈沖數(shù)×每個脈沖代表的氣量)計算用氣量。
3.2直讀式智能遠傳煤氣表
3.2.1工作原理分析
  直讀式智能遠傳煤氣表是在皮膜式煤氣表的機械計度器上,即字輪0~9位置的邊緣印刷特定標記;在外圍固定光電傳感器及相關電路,工作時由集中器或手操器供電,通過光電傳感器判斷字輪各種集位置的“有”和“無”的狀態(tài),通過組合判斷獲得字輪的讀數(shù)(表計的窗口值),并傳送到集中器或手操器。
  a.傳感器與基表的傳動裝置如齒輪、字輪等沒有任何機械接觸。也沒有機械動作,在選定的皮膜式煤氣表換上符合標準的特別計度器,此項工作由計量站自行改裝、校驗即可完成。特別適合將來煤氣表換輪改造。
  b.其信號發(fā)生原理是光電方式,生成的是數(shù)字信號。與生成模擬信號相比,不會出現(xiàn)因濕度或時間造成的器件參數(shù)漂移產生的誤差,其系統(tǒng)穩(wěn)定性更強。
  c.防盜、防破壞、防誤發(fā)信號措施,該表計只在讀表瞬間通電工作,直接讀取表計窗口值,不用累計脈沖換算,而且其傳送數(shù)據(jù)經過加密處理。所以其連接線被破壞后可以及時發(fā)現(xiàn),恢復后讀到的仍是表計窗口值,不用設置參數(shù)和底數(shù);該數(shù)據(jù)不會被其它非法系統(tǒng)讀取,系統(tǒng)也不會接受非法數(shù)據(jù)來源;采用加密和冗錯技術,可有效防止誤碼現(xiàn)象,同時保證傳感器部分損壞情況下仍然能夠讀出正確的數(shù)據(jù),如傳感已損壞到無法讀出正確的數(shù)據(jù)的程度,其提示故障,不會發(fā)生誤碼。
  d.防磁功能:表計內的直讀傳感器平時不工作不通電,只在讀表瞬間帶電工作,并且讀取的是數(shù)字信號,不受磁性影響。
3.2.2傳輸原理分析
  直讀傳感器的數(shù)據(jù)傳輸采用M-BUS總線方式通訊。
  a.M-BUS(Meter-BUS,ENl434-3)是消費類儀表國際通行標準。其拓撲結構為樹型總線結構。采用普通的兩芯電纜連接,同時完成提供表計電源和數(shù)據(jù)通信的功能。
  b.M-BUS總線在連接時不用區(qū)分極性,可按照任意拓撲結構布線施工,其施工成本和難度大大下降。
  c.M-BUS總線的工作電壓為20V~30V,驅動能力達到300mA,通訊長度可達到100m,通訊速率為2400bps。一根總線可掛100塊以上的表計。
  d.M-BUS總線具有良好的開放性,可與國外表計直接接口。如美國西門子熱量表,德國荷德魯美特熱量表。
3.2.3采集原理分析
  智能直讀表計的數(shù)據(jù)通過集中器或手持器裝置采集。
  a.集中器或手持器內部具有電源模塊,通過繼電器控制給M-BUS總線供電。表計通過M-BUS總線連接到集中器或手持器,當進行抄表工作時,首先控制接通M-BUS電源,此時總線上的智能直讀表計通電,CPU根據(jù)表計的地址碼分別讀取表記數(shù)據(jù)。
  b.集中器具有4個M-BUS通道,每通道可以接入60塊智能直讀表計。手持器具有1個M-BUS通道,可接入80塊表計。
  c.讀取一只表數(shù)據(jù)的時間小于1s。集中器最小讀表周期為5min。
  d.具有斷線檢測功能:智能直讀表計的M-BUS總線被剪斷后,不影響表計的正常計量,集中器或手持器讀表時就會發(fā)現(xiàn),在重新接好線后,再次讀表,就是表計的當前窗口值。不需要重新置入和修改參數(shù)、底數(shù)等維護。
  e.具有短路防護功能:M-BUS總線短路后,集中器自動保護不會燒壞,并形成報警事件,上報到抄表主站提醒人員檢修。短路修復后,集中器自動恢復運行。
  f.具有國內獨有的雙重防護和自環(huán)自愈功能,即總線的兩端分別接入集中器的兩個不同端口,在總線任意位置開路時,系統(tǒng)能夠正常運行,集中器仍然可以讀到所有的表計,并且可判斷出開路位置,為檢修提供了方便。
3.2.4環(huán)境應用分析
  a.應用于室外時的防雷措施。本系統(tǒng)采用先進的二次電源技術、濾波技術及輸入出回路的屏蔽與隔離技術等,可有效阻塞串模、共模干擾的耦合通道;采用防過壓、防過流措施以及合理設計接地泄放回路等措施,大大提高了裝置的抗雷擊和浪涌能力。
  b.防潮、防水措施。全部電子部分表面包括接口處均采用三防漆(絕緣、防水、防霉)噴涂。保證直接電子部分在潮濕和有水環(huán)境下均能正常工作。
  c.防凍措施。表內的直讀電子部分的正常工作環(huán)境是0~+50℃,為了適應更廣的運行環(huán)境,我們對電子部分進行處理,在-20℃和+80℃情況下,電子部分仍能正常工作。

4 直讀式表計與其它表計比較

4.1讀表準確性方面
  直讀技術就是直接讀取表計的計度器碼盤數(shù)字即“窗口值”,無誤差。就像人眼看了表計讀數(shù)一下,或照相機照了表計窗口一下。直讀和脈沖這兩種技術的最終表現(xiàn)的結果差異很大。顯然,直讀技術只有無效數(shù)據(jù)和正確數(shù)據(jù)兩種現(xiàn)象。當出現(xiàn)無效數(shù)據(jù)時需要重讀,重讀仍然無效,可以判定為斷線、表內M-BUS故障、通訊誤碼。由嚴密編碼原理和容錯技術保障,不會出現(xiàn)讀錯數(shù)據(jù)現(xiàn)象。
  而脈沖累計換算的關鍵在于脈沖數(shù)是否累計準確。脈沖從產生到統(tǒng)計過程中受到干擾的因素太多,現(xiàn)有技術和實際環(huán)境無法保證其統(tǒng)計準確。如干簧管的抖動,脈沖傳輸線路上的電磁干擾(脈沖一般為+5V)。目前,IC卡表計采用的就是脈沖方式,其問題集中表現(xiàn)在累計數(shù)據(jù)與表計窗口值不一致,造成與用戶交費時糾紛。
4.2電源和壽命方面
  對于煤氣表來講,本身的工作原理都是機械運動不需要電源。脈沖采集的儀表必須提供一個連續(xù)的、固定的穩(wěn)壓電源,這樣數(shù)據(jù)的準確性對電源的依賴太強。一旦電源故障,累計的數(shù)據(jù)就會丟失,重新恢復時就需要重置入底數(shù)和參數(shù)。由于不間斷的連續(xù)工作,干簧管、霍爾元件、光電管等產品的壽命很難保證長達6年~8年的正常工作。采用電池供電的IC卡表的壽命就更難保證了。這也是IC卡壽命短的致命原因之一。
  智能直讀式表計從原理上改變了表計工作時對電源依賴。讀表傳感器平時不讀表時不通電,不影響表計的正常計量和讀數(shù)的準確性。需要讀表時通電1s即可。這樣,我們對電源的要求也降低了,不要求電源24h通電工作,只在讀表時可靠工作。所以對工作電源以及后備電源的投資就減少了,由于讀表電子部分平時不通電工作,在表計正常使用的6年~8年內其有效工作時間不過幾小時,所以直讀表的電子部分的壽命相對于表計本身壽命而言,可以認為是長生不老了。
  脈沖表計、IC卡、TM卡、代碼表計等都屬于脈沖技術的變形,他們共同的特點都是要求連續(xù)采集,要求24h不間斷工作,因此采用后備電源的方式都有致命的缺陷。
4.3運行可靠性和日常維護方面
  (1)脈沖技術的表計為了保持遠傳數(shù)據(jù)和表上機械讀數(shù)的一致,需要經常重新置入窗口值,運行環(huán)境好的系統(tǒng)半年一次,環(huán)境差的三個月修正一次。否則這種累計誤差會越來越大。同時,電源、采集器等設備一旦出現(xiàn)故障,恢復時需要重新入戶抄表計底數(shù)置入采集器中。
  (2)對于IC卡等表計一旦故障(CPU死機、欠費、低電壓、受干擾等)或誤動、閥門就會自動關閉給用戶使用造成不便。另外,IC卡等表的技術一般兩年就已落后,容易造成假卡、偽卡機會。還有一種全數(shù)字顯示的表計,其一旦故障,用戶使用過的用量全部丟失,給用戶和企業(yè)帶來新的糾紛。
  對于直讀式表計來講,以上問題都很容易解決。如電子裝置故障時,首先不影響表計的正常計量,抄表操作時立即可以發(fā)現(xiàn),可提醒物業(yè)公司或企業(yè)部門根據(jù)故障信息及時處理。所換新表只需要正常進行一次抄表即可,在抄表中心的數(shù)據(jù)庫修改一下?lián)Q表記錄。另外,表計電子部分平時不工作,斷電氣、閥門等控制裝置沒有電源,不會因為受干擾而產生誤動。
  所以,直讀式表計的運行可靠性更高,日常維護量最小。同時對于維護人員要求最低。

5 直讀表計質量和采集傳輸精度分析

  直讀表計電子部分安裝在表計內部,與表計的計讀器轉動部分(齒輪、字輪)沒有機械接觸,也沒有機械動作,不影響原有的計量精度和性能指標。同時不改變原基表外形。其結構標準、安裝簡單、維護方便,表廠均能自行組裝、校驗。
  智能直讀式表計的產品質量分別由電子部分的生產廠家和基表廠家來共同保證。因為直讀電子部分的工作與否與計量無關,一旦有問題可以立即判明;表計本身的質量只與其制造、工藝、校驗過程有關,與電子部分無關。出現(xiàn)問題很容易區(qū)分,不會出現(xiàn)扯皮現(xiàn)象。脈沖技術的系統(tǒng)往往出現(xiàn)問題后很難界定是表計的問題還是系統(tǒng)的問題。
  對于直讀式表計采言,采集精度和傳輸精度的問題比較簡單。直讀式表計采集的精度只與用戶要求的讀數(shù)最小單位有關。日常用氣的結算m3為最小單位。所以根據(jù)行業(yè)抄表的規(guī)律我們設計直讀式表計的讀表最低位為m3。對于傳輸來講,沒有傳輸精度的概念。因為直讀表計的數(shù)據(jù)傳輸已經是由通訊協(xié)議保障的數(shù)字信號,一旦傳輸過程中有干擾出現(xiàn)錯誤,通訊規(guī)約的校驗機制會自動處理判定為誤碼,不進行處理,并報告需要重新通訊。這樣保證了數(shù)據(jù)傳輸?shù)臏蚀_性和可靠性。
  脈沖信號在傳輸過程中是電子平信號,電平信號是模擬量,沒有方法能完全保證該信號在傳輸過程牛的可靠性和正確性(干擾也是脈沖信號)。

6 智能直讀表計安裝和使用的便捷性分析

  智能直讀式表計的外觀與原表計一樣,僅多了一根2芯線。其安裝方式和普通表完全一致。不需要特殊、專用工具和專業(yè)人員。
  2芯線與遠傳信號線的連接不分極性和順序,只要不短路即可。所以施工較為簡單。
  在施工材料方面,直讀式抄表系統(tǒng)中對線纜的要求較低,只要RVV2×O.5/0.75的普通兩芯電纜就可以。由于是總線連接方式,連接處不需要特殊的接線盒,只要普通的86接線盒就可以。這樣的施工,其工程定額比脈沖方式抄表系統(tǒng)少許多,而且材料會節(jié)省一半以上。在人力、物力節(jié)省的同時,施工管理成本也大大減少。
  在表計的使用方面:首先,用戶讀表時沒有任何障礙,因為直讀裝置安裝在表內,比脈沖表外置傳感器的方案優(yōu)越。其次,用戶可以自行與抄表中心核對數(shù)據(jù)。避免數(shù)據(jù)誤差給用戶帶來不滿。第三,現(xiàn)場維護和校驗表計時,只須手持器連接到2芯線上就能直接讀出表數(shù)。
  對于物業(yè)管理而言,表計的運行維護簡單。一旦表計遠抄不出數(shù)據(jù),可判斷該表斷線或故障,如檢查連線正常則判定直讀裝置故障。若遠程抄表正常而數(shù)據(jù)變化緩慢或不變化,可懷疑是否表計量故障。以上故障判別簡單,可由計算機輔助判別,幫助維護人員盡快查明故障。對于故障表計處理只需換表。更換下來的故障表計可以退回表計生產廠家,由廠家維修處理。
  由于直讀式抄表系統(tǒng)與直讀式表計的故障界限分明,不會出現(xiàn)相互推委的扯皮現(xiàn)象。對該系統(tǒng)的長期運行和維護提供了技術上的保障。
 
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